某型飛機起落架艙門鎖密封失效故障分析

王亞軍，孫同明，顧克禹，滕偉杰

（國營蕪湖機械廠，安徽 蕪湖 241007）

0 引言

起落架艙門鎖用于起落架艙門的鎖閉與打開，主要由鎖體作動筒、連桿機構和終點開關機構組成。閉鎖狀態起落架艙門關閉，需要開鎖時，給鎖體作動筒的“放下”腔供壓，活塞桿向外伸出并帶動連桿機構動作，使鎖鉤處于打開狀態，從而打開鎖并使艙門打開，同時終點開關機構顯示開鎖信號；需要閉鎖時，給鎖體作動筒的“收上”腔供壓，活塞桿向鎖體作動筒內回縮，在外力的作用下艙門的鎖環頂住鎖鉤，使鎖鉤處于打開狀態，并帶動連桿機構動作，從而關閉鎖，同時終點開關機構顯示閉鎖信號。

鎖體作動筒主要由殼體、活塞桿、活塞、軸套、蓋等零件組成，活塞桿在鎖體作動筒內作往復運動，活塞桿伸出時將鎖打開。鎖體作動筒上有“收上”、“放下”、“應急”3個管嘴。向“收上”腔供油時，活塞桿向鎖體作動筒內回縮；向“放下”腔供油時，活塞桿向鎖體作動筒外伸出；向“應急”腔供油時，活塞桿和活塞一起向左運動，活塞桿向鎖體作動筒外伸出。

起落架艙門鎖在使用過程中經常出現密封失效導致產品滲漏油的情況。陳建有等[1]通過改進密封結構、密封材料等手段，設計了新型零泄漏軟密封液壓鎖，解決了高壓大流量頻繁開鎖對軟密封墊射流損傷問題。李玲等[2]對某型飛機作動筒的活塞桿卡滯不動作、運動遲緩、速度不均及爬行現象等常見故障進行了分析，并提出了相應的排除方法，為其他機型作動筒的故障分析和維護提供了有效參考。于愛珍[3]對某型飛機起落架作動筒密封圈斷裂故障進行了分析，通過對斷裂的密封圈端口及表面進行觀察和硬度測定，分析密封圈失效和斷裂原因為過載斷裂，并提出了糾正措施。夏祥泰等[4]對飛機起落架作動筒密封圈進行了物理性能測試、端口微觀分析及模擬驗證試驗，分析密封圈發生斷裂失效的根本原因是密封圈經油浸泡后產生過量溶脹并導致疲勞失效。陳運好[5]對飛機前起落架收放作動筒密封圈斷裂失效故障進行了分析，建立了前起落架收放動態模型，仿真計算了失效密封圈對作動筒工作壓力的影響，分析了其對起落架收放功能的影響。張威等[6]對飛機起落架液壓收放裝置滲漏故障進行了分析研究，提出了改進設計方案，對易出故障部位進行了優化設計，為飛機收放作動筒同類故障提供了解決方向。

1 故障情況

某架飛機在更換液壓系統回油濾濾芯時，發現濾杯內有黑色橡膠物和白色塑料片，如圖1所示。經外觀分析，該雜質應為剪切的密封圈和氟塑料圈。

圖1 油濾中發現的多余物

發現多余物后，對多余物進行分析。首先選取結構尺寸較完整的密封圈進行截面直徑和外徑尺寸的檢測。經檢測，推算出該密封圈內徑約為φ16 mm、外徑約為φ20 mm，截面直徑約為φ2 mm，檢測報告如圖2所示。

圖2 多余物檢查分析報告

判斷出該密封圈的結構尺寸后，對液壓系統部附件的密封圈進行分析討論，同時核對飛機壽命件情況，初步認為該密封圈可能來自起落架艙門鎖。將起落架艙門鎖返回檢查，經分解檢查發現，起落架艙門鎖的鎖體作動筒活塞桿上φ20e8 處 的 密封圈完全消失，兩個氟塑料圈只剩半個，如圖3所示。

圖3 密封圈和氟塑料圈缺損的活塞桿

2 故障分析

作動筒裝配圖如圖4所示，活塞桿在作動筒內作往復運動，活塞桿上的密封圈和氟塑料圈發生剪切的情況，在液壓油的沖擊下斷成一截一截的，并順著液壓油流入系統中。

圖4 作動筒裝配圖

對密封圈和氟塑料圈剪切的可能原因進行分析。

1）活塞桿往作動筒內裝配的過程中密封圈被油槽1剪切。

作動筒裝配好之后要進行強度試驗（外筒未磨修允許不做）、密封性試驗和工作性能試驗。如密封圈被油槽剪切，則在密封性試驗和工作性能試驗的過程中作動筒會出現滲油的情況，實際并未出現該情況，可初步排除活塞桿在裝配的過程中密封圈被油槽1剪切的可能。同時也存在密封圈剪切量較小，試驗壓力較低，試驗時間較短導致滲油現象未出現，進而在機上大壓力調試的過程中密封圈剪切量進一步增大并最終斷裂的可能。因活塞桿每次裝配的情況不同，是否剪切存在不確定性，密封圈被油槽1剪切的故障無法復現。

2）活塞桿在作動筒內作往復運動的過程中被兩端的油槽剪切。

a.活塞桿工作過程中被油槽2剪切。

圖5為活塞桿右端極限位置示意圖，L1為油槽2左端距殼體右端面的距離，圖樣規定為（39±0.2）mm，實際距離無法精確測量。L2為活塞的長度，圖樣規定為40mm，實測為39.9 mm，按圖樣規定的尺寸L2＞L1，將活塞裝入殼體中，目視可看出活塞已覆蓋油槽2，排除活塞桿被油槽2剪切的可能。

圖5 活塞桿右端極限位置

b.活塞桿工作過程中被油槽1剪切。

圖6為活塞桿左端極限位置示意圖，L3為油槽1右端距殼體左端面的距離，圖樣規定為30+0.4-0.6mm，實際距離無法精確測量。L4為活塞桿密封圈槽左端距殼體左端的長度，實測為31.8 mm，如果L3尺寸在圖樣規定范圍內，則L4＞L3，活塞桿將不會被油槽1剪切。將活塞桿裝入殼體中，由于活塞桿和殼體的裝配關系所限，目視無法看出密封圈槽是否接觸到油槽1。

圖6 活塞桿左端極限位置

觀察殼體油槽1位置，如圖7所示。從圖中可以看出油槽孔偏離油槽的中心位置，在殼體圖樣及正常殼體中（如圖8）油槽孔在油槽的中心位置，由此可提出油槽或油槽孔位置尺寸與圖樣規定的數值存在偏差。

圖7 殼體油槽孔實物圖

圖8 正常殼體圖

為判斷油槽孔位置是否有偏差，在現場隨機抽取一件艙門鎖殼體與該殼體進行比較（如圖9），兩殼體的管嘴高度基本一致，說明油槽孔位置尺寸正確。

圖9 殼體管嘴高度比較圖

為判斷油槽位置是否有偏差，對故障殼體和正常殼體進行注模，注模的模型如圖10所示。從圖中可以看出，故障殼體的油槽明顯偏向油槽孔的一邊，正常殼體的油槽基本處于油槽孔的對稱位置。對故障殼體油槽的位置尺寸進行粗略的測量，L3約為32.5 mm,大于圖5中的L4，油槽寬度約為7 mm，也大于圖樣中的6 mm。由此可以得出故障殼體的油槽孔位置尺寸與圖樣存在偏差的結論。

圖10 殼體的注模

為驗證故障殼體的油槽孔制造上存在原始缺陷，先后進行兩次試驗：第一次使用故障產品原套的零件，重新裝上密封圈和氟塑料圈進行28 MPa的往復運動試驗；第二次使用正常的殼體及故障產品的活塞桿、活塞等零件進行28 MPa的往復運動試驗。試驗結果為：第一次試驗往復運動5次，作動筒噴油，分解檢查，密封圈和氟塑料圈被剪切（如圖11）；第二次試驗往復運動20次，作動筒運動正常，分解檢查，密封圈和氟塑料圈表面質量良好（如圖12）。試驗結果證明故障產品殼體存在制造缺陷。

圖11 第一次試驗及分解檢查結果

圖12 第二次試驗及分解檢查結果

3 分析結論

該故障的直接原因為殼體原制造缺陷導致，殼體管嘴1內部油槽錯向內偏移且寬度超寬1 mm，導致內側倒角向內偏移約2 mm，活塞桿運動時密封圈和氟塑料圈進入油槽，反向運動時發生剪切。

間接原因是該產品修理時，對該處密封圈、氟塑料圈可能已經出現損傷的情況未能發現識別，技術準備時也未考慮到殼體油槽制造偏差風險并制定預防措施，在修理中沒有能解決此問題，最終流轉到下工序。

4 改進措施

下發工藝更改單，對產品補充修理要求，補充內容如下：1）產品分解時著重對活塞桿上的密封圈、氟塑料圈的表面質量進行檢查，有異常時通知故檢做好記錄并報主管技術員處理；2）故檢時加強對活塞桿上的氟塑料圈的表面質量進行檢查，有異常時及時做好記錄；3）故檢時目視檢查殼體油槽位置是否存在明顯偏差，存在明顯偏差的情況時通過注模的方法進一步檢查油槽尺寸；4）在對作動筒進行強度試驗后、分解檢查前在28MPa的壓力下對作動筒進行20次工作磨合，分解檢查時著重檢查活塞桿上的密封圈、氟塑料圈的表面質量。

5 結語

本文針對起落架艙門鎖在使用過程中出現的密封圈和氟塑料圈損傷故障情況，分析了直接原因和間接原因，并制定了對策措施，可為解決類似問題提供參考。